JP2014035422A - 頭部装着型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示ユニットの位置調整を容易に行うことを可能とする。
【解決手段】使用者の頭部に装着される頭部装着部１１と、頭部装着部１１に保持された第１の筐体１０と、表示素子を有する表示ユニット２１が設けられた第２の筐体２０と、第１の筐体１０と第２の筐体２０とを接続する支持アーム３０と、第１の筐体１０の頭部装着部１１に対する角度を調整可能な位置調整部４０Ａと、を備える頭部装着型表示装置１Ａを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、頭部装着型表示装置に関するものである。

従来、頭部装着型表示装置において、画像を形成する表示ユニットが、頭部に装着可能なホルダに、チューブ状のフレキシブル部材からなる支持アームを介して支持された技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、近年、頭部装着型表示装置を、無線を介して映像信号等を受信することによってワイヤレスとしたものもある。
この頭部装着型表示装置においては、外部のコンピュータ等の画像源からケーブルや無線を介して送られる駆動信号によって、表示ユニットが使用者の眼に向けて画像表示光を出射する。

ところで、上記したような頭部装着表示装置においては、使用者が頭部にホルダを装着した状態で、フレキシブル部材からなる支持アームを適宜曲げることによって、表示ユニットの位置を使用者の眼に対して適切な位置に調節する。

特開２０００−２２４５１９号公報

フレキシブル部材からなる支持アームにより表示ユニット位置を使用者の眼の位置に調節する際に、非屈曲状態での支持アームが使用者の眼に対して適切な位置にない場合、表示ユニット位置の調整が困難なことがある。
理想的には、支持アームを一度曲げるだけで表示ユニットを適切な位置に配置できればよいが、眼の位置に対して支持アームの位置が適切な位置に配置できない場合には、何度も支持アームを曲げて、例えばＳ字状に支持アームを曲げなければならず、表示ユニットの位置調整に手間がかかるという問題がある。
特に、表示ユニットによる表示を行う状態と、表示ユニットを使用者の視界前方から退避させて表示ユニットによる表示を行わない状態とを、頻繁に切り換えて使用するような場合においては、上記問題は大きなものとなる。
あるいは、周囲の環境に応じて表示ユニットを使用者の視界上方に配置して使用する場合と、表示ユニットを使用者の視界下方に配置して使用する場合とを、頻繁に切り換えて使用するような場合においても、上記問題は大きなものとなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、表示ユニットの位置調整を容易に行うことのできる頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、使用者の頭部に装着される頭部装着部と、前記頭部装着部に保持された第１の筐体と、表示素子を有する表示ユニットが設けられた第２の筐体と、前記第１の筐体と前記第２の筐体とを接続するフレキシブル部材からなる支持アームと、前記第１の筐体の前記頭部装着部に対する角度を調整可能な位置調整部と、を備える頭部装着型表示装置を提供する。
位置調整部において、第１の筐体の頭部装着部に対する角度を調整すると、第１の筐体とともに支持アームおよび第２の筐体の角度が変わり、使用者に対する表示ユニットの向きを変えることができる。
表示ユニットから出射される画像表示光を使用者の眼球に向けるには、位置調整部において、第１の筐体、支持アーム、および第２の筐体の角度を調整すればよい。また、表示ユニットから出射される画像表示光を使用者の眼球に向けた状態から、表示ユニットを使用者の視界の妨げにならない位置に退避させる場合にも、位置調整部において、第１の筐体、支持アーム、および第２の筐体の角度を調整すればよい。

上記態様においては、前記位置調整部が、前記第１の筐体を、前記頭部装着部に対して回動可能に支持する支持軸を有していてもよい。
支持軸周りに第１の筐体を回動させることで、第１の筐体、支持アーム、および第２の筐体の、前記頭部装着部に対する角度を調整できる。

上記態様においては、前記支持軸が、前記頭部装着部に対して上下方向に移動可能であってもよい。これにより、第１の筐体、支持アーム、および第２の筐体の高さを調整することができる。

上記態様においては、頭部に装着された状態での側面視において、非屈曲状態の前記支持アームが前記位置調整部の調整により、眼球中心と重なる位置に調整可能であることが好ましい。このようにすることで、表示ユニットの位置調整を容易に行うことができる。

上記態様においては、前記位置調整部が、前記第２の筐体の前記表示ユニットにおける表示画像の出射方向が前記使用者の眼球に向くよう、前記第１の筐体の前記頭部装着部に対する角度が調整可能であってもよい。

上記態様においては、前記支持アームが、柔軟性および形状維持性を有するフレキシブル部材からなっていてもよい。
これにより、位置調整部における角度調整に加え、支持アームを曲げることでも、表示ユニットの向きを調整することができる。

上記態様においては、前記位置調整部が、前記支持アームの変形を拘束する拘束部材を備えていてもよい。
拘束部材で支持アームの変形を拘束すると、支持アームの端部の近傍において支持アームが変形し、その変形位置を安定させることができる。

上記態様においては、前記拘束部材が、前記第１の筐体から前記支持アーム側に出没可能に設けられていてもよい。これにより、支持アームの変形位置を調節することができる。

上記態様においては、前記拘束部材が、断面Ｃ字状で、前記支持アームに着脱可能であってもよい。

本発明によれば、表示ユニットの位置調整を容易に行うことができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態にかかる頭部装着型表示装置の外観を示す平面図、側面図、および位置調整部の構成を示す側面図である。 本発明の第１実施形態にかかる頭部装着型表示装置の部品レイアウト構成を示すブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態にかかる頭部装着型表示装置の支持アームの例を示す側面図および断面図、（ｃ）は、本発明の第１実施形態にかかる頭部装着型表示装置の支持アームの他の例を示す側断面図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態にかかる頭部装着型表示装置の外観を示す斜視図、（ｂ）は、本発明の第２実施形態にかかる頭部装着型表示装置の位置調整部の構成を示す側面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態にかかる頭部装着型表示装置の外観を示す側面図、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第３実施形態にかかる頭部装着型表示装置の位置調整部の動作を示す側面図である。 本発明の第１〜第３実施形態にかかる頭部装着型表示装置の変形例を示す図である。 本発明の第１〜第３実施形態にかかる頭部装着型表示装置の他の変形例を示す図である。

本発明の実施形態に係る頭部装着型表示装置について、図面を参照して以下に説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る頭部装着型表示装置１Ａは、図１に示されるように、表示ユニット２１を支持し、使用者の頭部に装着される表示装置本体５を有する。

表示装置本体５は、使用者の頭部（例えば耳）に係止するための頭部装着部１１が設けられた第１の筐体１０と、表示ユニット２１が設けられた第２の筐体２０と、第１の筐体１０と第２の筐体２０とを連結するフレキシブル部材からなる支持アーム３０と、を有している。

図１、図２に示すように、第１の筐体１０には、外部からブルートゥース等の無線通信を介して送信される信号を受信する無線通信回路１２ａ、表示ユニット２１を駆動する信号を生成・出力する駆動回路１２ｂおよび制御回路１２ｃ等を含む電子基板１２が収容されている。また、バッテリ部１０ｂには、電子基板１２に電力を供給するバッテリ１３が収容されている。

図１に示したように、頭部装着部１１は、ベース部１１ａと、ベース部１１ａに設けられ、使用者の頭部、例えば使用者の耳に係止可能なフック１１ｂと、を備えている。
なお、頭部装着部１１の細部の形状や構成については、上記したものに何ら限るものではない。

第２の筐体２０は、支持アーム３０側の端部からその断面積が漸次増大し、その反対側の端部に、表示ユニット２１を構成する接眼光学系２２が設けられている。
この接眼光学系２２は、支持アーム３０および第２の筐体２０が延びる方向に対し、使用者が頭部装着型表示装置１Ａを頭部に装着した状態で、使用者の視界の範囲内に位置するよう配置される。

図２に示すように、第２の筐体２０は、表示ユニット２１を構成するＬＣＤ等の表示素子２３、照明系２４を内蔵している。
図１に示すように、支持アーム３０は、第１の筐体１０側から第２の筐体２０側に向けて、ほぼ一定の外径を有した棒状をなしている。

この支持アーム３０は、フレキシブル部材からなり、使用者が手で自在に曲げることのできる柔軟性と、手を離せば、そのままの形状を維持できる形状維持性と、を有したものとする。
また、図２に示すように、支持アーム３０には、第１の筐体１０の電子基板１２と、第２の筐体２０の表示ユニット２１とを電気的に接続する配線３５が備えられている。

このような支持アーム３０としては、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、金属製の芯材３１の外表面を、樹脂素材やゴム系素材からなるコート層３２で被覆したものを用いることができる。芯材３１は、その外径を０．５ｍｍ〜１．２ｍｍ程度とするのが好ましい。
この場合、配線３５は、コート層３２内にインサート成形により内蔵しても良いし、樹脂材料はゴム材料からなる柔軟性を有したアウターチューブ内に、コート層３２を有した芯材３１とともに挿入配置しても良い。

また、図３（ｃ）に示すように、金属製の線材を螺旋状に巻いてなるフレキシブルチューブ３３を用いることができる。フレキシブルチューブ３３は、金属製の断面円形の線材３３ａを螺旋状に巻いたコイルスプリング状にするとともに、フレキシブルチューブ３３の外周面側において互いに隣接する線材３３ａ，３３ａの間に、金属製の断面三角形（くさび状）の線材３３ｂを巻き付けた構成とすることもできる。このフレキシブルチューブ３３は、その内径を２．５ｍｍ以上、外径を４．５ｍｍ以下とするのが好ましい。
このフレキシブルチューブ３３は、インサート成型によりスリーブ３４に覆うようにしても良い。
この場合、配線３５は、フレキシブルチューブ３３内に挿通させるのが好ましい。

さて、図１に示すように、本実施形態の頭部装着型表示装置１Ａにおいては、頭部装着部１１に対し、第１の筐体１０、第２の筐体２０、支持アーム３０からなる表示装置本体５は、表示ユニット２１の接眼光学系２２の位置が調整可能とする位置調整部４０Ａが備えられている。
図１（ｃ）に示すように、この位置調整部４０Ａは、頭部装着部１１のベース部１１ａに形成されたスライド溝４１と、スライド溝４１に沿ってスライド移動可能に設けられた支持軸４２と、を備えている。

スライド溝４１は、頭部装着型表示装置１Ａを使用者が装着した状態で、上下方向に連続するように形成する。これにより、支持軸４２の位置を、上下方向に調整可能とする。さらには、図１（ｃ）に示した例のように、スライド溝４１を、頭部装着型表示装置１Ａを使用者が装着した状態で、上方に行くにしたがい表示ユニット２１が設けられた前方に向けて傾斜して形成するのも好ましい。これにより、支持軸４２の位置を、上下方向だけでなく前後にも調整できるようになる。
支持軸４２は、頭部装着型表示装置１Ａを使用者が装着した状態で、水平方向、かつ第１の筐体１０と第２の筐体２０とを結ぶ方向に直交する方向に軸線を有するよう設けられている。表示装置本体５は、この支持軸４２に対し、その軸線周りに回動可能に設けられている。

このような位置調整部４０Ａは、頭部装着部１１によって、頭部装着型表示装置１Ａを使用者の頭部に装着した状態で、表示装置本体５は、位置調整部４０Ａによって、支持軸４２の上下方向および前後方向の位置が調整できるとともに、支持軸４２を中心として回動可能となっている。これにより、表示装置本体５の先端部の表示ユニット２１を上下させるとともに、表示ユニット２１における支持軸４２を中心とした角度を変更することによって、使用者の眼球Ｅに対する接眼光学系２２の高さおよび光軸角度を調整する。従って、例えば、頭部に装着された状態での側面視において、位置調整部４０Ａを調整することにより、非屈曲状態の支持アーム３０が眼球Ｅの中心Ｃと重なる位置となるように調整することができる。

さらに、位置調整部４０Ａで表示ユニット２１の高さと角度を調整した後、必要に応じ、フレキシブル部材からなる支持アーム３０を変形させ、使用者の眼球Ｅに対する接眼光学系２２の高さおよび光軸角度の微調整を行うことができる。
このとき、位置調整部４０Ａにおける表示装置本体５の位置調整は、接眼光学系２２から出射される画像表示光が、使用者の眼球Ｅ、より好ましくは、眼球Ｅの中心Ｃに向かうように行うのが好ましい。

頭部装着型表示装置１Ａを使用しないときには、支持アーム３０を変形させることなく、そのまま、支持軸４２を中心として表示装置本体５を回動させ、表示ユニット２１が使用者の視野の邪魔にならない位置に退避させることができる。その後、再び頭部装着型表示装置１を使用するときにも、支持アーム３０を変形させることなく、そのまま、支持軸４２を中心として表示装置本体５を回動させれば良い。

上述したようにして、位置調整部４０Ａにより、表示装置本体５を、頭部装着部１１に対し、その傾き、高さ、前後方向の位置を調整可能とすることによって、表示ユニット２１の位置調整を容易に行うことが可能となる。
さらに、フレキシブル部材からなる支持アーム３０により、表示ユニット２１の位置を微調整することができる。
加えて、頭部装着型表示装置１Ａを使用する使用状態と、頭部装着型表示装置１Ａを使用しない不使用状態との切り替えは、支持アーム３０を変形させることなく、表示装置本体５を回動させれば良い。したがって、このような場合には、表示ユニット２１の位置調整を、特に容易に行うことが可能となる。

なお、上記実施形態において、支持アーム３０をフレキシブル部材からなるものとしたが、これに限るものではなく、支持アーム３０が変形不可能な剛性を有する材料からなるものとしても良い。
また、頭部装着部１１を、使用者の耳に装着するものとしたが、これに限るものではなく、頭部装着部１１を、使用者が装着した眼鏡のテンプルに係止させる構成とすることも可能である。

次に、本発明の他の複数実施形態について説明する。以下に示す他の実施形態においては、上記第１実施形態で示した構成と異なる構成を中心に説明を行い、上記第１実施形態と共通する構成については、同符号を付してその説明を省略する。

［第２実施形態］
図４に示すように、本発明の第２実施形態に係る頭部装着型表示装置１Ｂにおいては、表示装置本体５が、位置調整部４０Ｂを介し、使用者の頭部に装着されるヘッドバンド５０に設けられている。
ここで、ヘッドバンド５０は、使用者の頭部を囲うよう設けられる略逆Ｕ字状で、その両端部には、使用者の頭部、例えば耳の近傍に突き当たるパッド５１，５１が設けられている。

位置調整部４０Ｂは、その両端部に、それぞれ、形成されたスライド溝４１と、スライド溝４１に沿ってスライド移動可能に設けられた支持軸４２と、を備えている。
ここで、スライド溝４１は、頭部装着型表示装置１Ｂを使用者が装着した状態で、上下方向に連続するように形成しても良いし、図１（ｃ）に示した例と同様に、使用者が装着した状態で、上方に行くにしたがい前方にいくよう、傾斜して形成するのも好ましい。

このような構成によれば、上記第１の実施形態と共通する作用効果を奏することができる。

［第３実施形態］
図５（ａ）に示すように、本発明の第３実施形態に係る頭部装着型表示装置１Ｃにおいては、表示装置本体５が、位置調整部４０Ｃを介し、使用者の頭部に装着される眼鏡１００のテンプル部１０１に設けられている。

図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、位置調整部４０Ｃは、眼鏡１００のテンプル部１０１に、ベースプレート４５が設けられている。このベースプレート４５は、テンプル部１０１に設けられた回動軸４６を中心として、回動可能である。
また、ベースプレート４５には、回動軸４６を中心とした円弧状に連続するガイド溝４７が形成され、このガイド溝４７内に、テンプル部１０１に設けられたストッパ軸４８が配置されて、ベースプレート４５の回動範囲を規制している。

表示装置本体５は、このベースプレート４５に取り付けられている。これにより、表示装置本体５は、回動軸４６を中心として、その角度が変更可能である。
ここで、ベースプレート４５に、スライド溝４９を設けるとともに、表示装置本体５側にスライド溝４９によって移動方向がガイドされるガイド突起（図示無し）を設けることもできる。これにより、使用者が頭部装着型表示装置１Ｃを頭部に装着した状態で、表示装置本体５を、前後方向に位置調整可能である。

このような構成においても、上記第１実施形態と共通する作用効果を奏することができる。

（第１〜第３実施形態の変形例）
なお、上記第１〜第３実施形態で示した構成は、以下に示すような変形例とすることも可能である。
例えば、上記実施形態では、位置調整部４０Ａ〜４０Ｃにおける位置調整に加えて、フレキシブル部材からなる支持アーム３０の変形による位置調整を行う構成としたが、支持アーム３０を変形させる場合、その変形部位の位置を安定させるため、以下に示すような構成を採用することもできる。

すなわち、図６に示すように、第１の筐体１０に、筒状のスリーブ（拘束部材）６０を、支持アーム３０側に向けて出没可能とし、このスリーブ６０内に支持アーム３０を挿通させる構成とすることができる。このような構成においては、スリーブ６０によって支持アーム３０の変形が拘束されるので、支持アーム３０を曲げようとすると、スリーブ６０の先端部６０ａの近傍の屈曲部Ｓにおいて支持アーム３０が曲がる。したがって、支持アーム３０の屈曲部Ｓの位置を安定させることができる。
さらに、図６（ａ）、（ｂ）に示した場合と、図６（ｃ）、（ｄ）に示した場合のように、スリーブ６０の第１の筐体１０からの突出量を異ならせることによって、屈曲部Ｓの位置を変更することができ、表示ユニット２１の位置・角度調整を、より容易かつ確実に行うことができる。

また、上記の例では円筒状のスリーブ６０を用いたが、これに代えて、図７に示すように、断面略Ｃ字状のアタッチメント（拘束部材）７０を支持アーム３０に嵌め込んで取り付けることもできる。
この場合においても、アタッチメント７０により支持アーム３０の変形が拘束され、支持アーム３０の変形が生じる屈曲部Ｓの位置を安定させることができ、上記と同様の効果を得ることができる。

ここで、上記の図７の例では、アタッチメント７０を支持アーム３０の第１の筐体１０側にのみ設けるようにしたが、第２の筐体２０側にもアタッチメント７０を設けることもできる。この場合、支持アーム３０は、アタッチメント７０，７０の間において変形するため、その屈曲部Ｓの位置を、より一層安定させることができる。
また、図６の例においても、スリーブ６０を、支持アーム４０の第１の筐体１０側と第２の筐体２０側にそれぞれ設けてもよく、この場合も、屈曲部Ｓの位置を、より一層安定させることができる。

なお、上記各実施形態で示した構成は、本発明の主旨の範囲内であれば、適宜の変更、構成の取捨選択、組み合わせが可能である。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 頭部装着型表示装置
５ 表示装置本体
１０ 第１の筐体
１１ 頭部装着部
１２ 電子基板
１２ａ 無線通信回路
１２ｂ 駆動回路
１２ｃ 制御回路
１３ バッテリ
２０ 第２の筐体
２１ 表示ユニット
２２ 接眼光学系
２３ 表示素子
２４ 照明系
３０ 支持アーム
３１ 芯材
３２ コート層
３３ フレキシブルチューブ
３４ スリーブ
３５ 配線
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 位置調整部
４１ スライド溝
４２ 支持軸
４５ ベースプレート
４６ 回動軸
４７ ガイド溝
４８ ストッパ軸
４９ スライド溝
５０ ヘッドバンド
５１ パッド
６０ スリーブ（拘束部材）
６０ａ 先端部
７０ アタッチメント（拘束部材）
１００ 眼鏡
１０１ テンプル部

Claims (9)

1. 使用者の頭部に装着される頭部装着部と、
   前記頭部装着部に保持された第１の筐体と、
   表示素子を有する表示ユニットが設けられた第２の筐体と、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体とを接続するフレキシブル部材からなる支持アームと、
   前記第１の筐体の前記頭部装着部に対する角度を調整可能な位置調整部と、
   を備える頭部装着型表示装置。
2. 前記位置調整部が、前記第１の筐体を、前記頭部装着部に対して回動可能に支持する支持軸を有する請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
3. 前記支持軸が、前記頭部装着部に対して上下方向に移動可能である請求項２に記載の頭部装着型表示装置。
4. 頭部に装着された状態での側面視において、非屈曲状態の前記支持アームが前記位置調整部の調整により、眼球中心と重なる位置に調整可能である請求項１から３の何れか１項に記載の頭部装着型表示装置。
5. 前記位置調整部が、前記第２の筐体の前記表示ユニットにおける表示画像の出射方向が前記使用者の眼球に向くよう、前記第１の筐体の前記頭部装着部に対する角度が調整可能である請求項１から４の何れか１項に記載の頭部装着型表示装置。
6. 前記フレキシブル部材は、柔軟性および形状維持性を有する部材からなる請求項１から５のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置。
7. 前記位置調整部が、前記支持アームの変形を拘束する拘束部材を備える請求項６に記載の頭部装着型表示装置。
8. 前記拘束部材が、前記第１の筐体から前記支持アーム側に出没可能に設けられている請求項７に記載の頭部装着型表示装置。
9. 前記拘束部材が、断面Ｃ字状で、前記支持アームに着脱可能である請求項７に記載の頭部装着型表示装置。

Images